[發明專利]一種軸向徑向磁通雙凸極永磁電機

有效

• 申請號: 201610175292.1
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105680649B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 梅磊;汪欣眉;葛伽麗;羅長安;周相文
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K29/03;H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 于忠洲

本發明公開了一種軸向徑向磁通雙凸極永磁電機，包括下軸向轉子、永磁環、下軸向定子、上軸向定子、徑向轉子、徑向定子、上軸向轉子以及轉軸；徑向轉子設置于徑向定子內，永磁環環繞鑲嵌于徑向定子內；轉軸依次穿過上軸向定子、上軸向轉子、徑向轉子、下軸向轉子以及下軸向定子，且上軸向轉子、徑向轉子和下軸向轉子固定安裝在轉軸上；上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上，轉軸上下兩端分別轉動式安裝在上軸向定子和下軸向定子上。本發明的電機內部形成一組徑向磁通以及兩組軸向磁通，結合了軸向磁通電機與雙凸極電機的優點，電樞反應小、轉動慣量小、起動轉矩大、起動電流小、出力大，增強了運行安全性。

技術領域

本發明涉及電機制造技術領域，特別是一種軸向磁通雙凸極永磁電機。

背景技術

上世紀90年代，著名電機專家T.A.Lipo等人在對開關磁阻電機深入研究的基礎上提出了雙凸極電機。雙凸極電機繼承了開關磁阻電機的雙凸極結構，只是在定子上(或轉子上)增加一套簡單的勵磁裝置，如永磁體。雖然只是附加了永磁磁場，但是卻產生了本質的變化，使得永磁式雙凸極電機在電機磁路系統控制等方面與開關磁阻電機相比有較大的區別。

雙凸極電機也有缺點，由于凸極齒槽效應，作為電機運行時轉矩脈動比較大，難以實現弱磁升速，且普通徑向雙凸極電機材料沒有達到充分利用，電機的功率密度低，因此限制了它的應用。然而對于雙凸極電機的研究并未因此止步，國內外專家又在永磁雙凸極電機的基礎上提出了電勵磁雙凸極電機和混合勵磁雙凸極電機。Lipo教授提出了一種軸向磁場中間磁極混合勵磁結構，該電機繼承了永磁雙凸極電機的優點，但也不可避免的附加了氣隙多、電勵磁效率低的問題。

傳統的軸向磁通永磁無刷直流電機將繞組放置于鐵心槽中，雖功率密度大，但空載損耗也大；無槽式永磁無刷直流電機雖改善了空載損耗問題，但由于軸向尺寸長，限制了電機的安裝應用。同時，永磁體位于轉子中，轉子機械強度受到影響，當電機高速旋轉時，永磁體容易脫落，造成不可逆轉的影響。鑒于此，有學者提出了軸向磁通雙定子電機，該電機有兩個定子，轉子位于兩定子中間，這種電機雖然轉子的轉動慣量很小，結構緊湊，但是制作工藝較為復雜，成本高，不利于推廣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁密均勻、出力大、運行可靠且功率密度大的軸向徑向磁通雙凸極永磁電機，適用于高轉速運行。

本發明采取的技術方案具體為：一種軸向徑向磁通雙凸極永磁電機，包括下軸向轉子、永磁環、下軸向定子、上軸向定子、徑向轉子、徑向定子、上軸向轉子以及轉軸；徑向轉子設置于徑向定子的圓筒內，在徑向定子的圓筒內壁上間隔設有徑向定子電凸極，在徑向轉子的外圍間隔設有徑向轉子電凸極；永磁環環繞鑲嵌于徑向定子的圓筒內部；在上軸向轉子的上側面間隔設有上轉子電凸極；在上軸向定子的下側面間隔設有上定子電凸極；在下軸向轉子的下側面間隔設有下轉子電凸極；在下軸向定子的上側面間隔設有下定子電凸極；轉軸至上而下依次穿過上軸向定子、上軸向轉子、徑向轉子、下軸向轉子以及下軸向定子，且上軸向轉子、徑向轉子和下軸向轉子固定安裝在轉軸上；上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上，轉軸上下兩端分別轉動式安裝在上軸向定子和下軸向定子上。

采用徑向轉子與徑向定子形成徑向磁通以及下軸向轉子與下軸向定子、上軸向定子與上軸向轉子形成的兩組軸向磁通，結合了軸向磁通電機與雙凸極電機的優點，電樞反應小、轉動慣量小、起動轉矩大、起動電流小、出力大，增強了運行安全性；將上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上實現了三個定子的相對安裝，將上軸向轉子、徑向轉子和下軸向轉子固定安裝在轉軸上實現了三個轉子的同步轉動，從而在一個電機上實現了軸向徑向磁通的雙凸極結構，且軸向徑向磁通雙凸極永磁電機具有良好的調速性能，能夠實現無極平滑調速、調速范圍寬。